基于改进引力搜索算法的桁架结构优化设计

引力搜索算法是近几年提出的较有竞争力的群智能优化算法,然而,标准引力搜索算法存在后期收敛速度慢的缺点。为有效利用优化算法来解决结构优化的问题,提出一种改进的引力搜索算法(improved gravitational search algorithm,IGSA)。通过引入Logistic映射,使GSA初始种群遍历整个搜索空间,提高算法找出最优解的可能性。通过引入粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)的信息交互机制,利用个体粒子历史最佳位置和种群历史最佳位置动态调整粒子的速度和位置,使个体粒子更快地向适应度值更高的位置移动,使算法搜索能力加强。对6个经典测试函数进行寻优,结果表明改进后算法收敛速度快,收敛精度高,稳定性较佳,跳出局部最佳解的能力较强。用IGSA和GSA对72杆空间桁架进行尺寸优化,与其他算法相比,结果表明IGSA得到最优值的迭代次数明显减少,得到的最优解明显优于通用算法。     

基于IGSA优化的LSSVM制冷系统故障诊断研究

为提高制冷系统故障诊断的准确率,提出一种基于改进引力搜索算法(IGSA)优化的最小二乘支持向量机(LSSVM)的制冷系统故障诊断方法。首先,引入粒子群算法的速度更新机制对引力搜索算法进行改进,增加粒子的记忆性和信息共享能力,提高了算法的收敛速度和搜索精度;其次,利用IGSA对LSSVM的核参数与正则化参数进行优化,得到最优的IGSA-LSSVM故障诊断模型。最后,利用故障模拟实验台模拟制冷系统的四种典型故障,将优化好的LSSVM模型对其进行分类识别,并与标准LSSVM、GSA-LSSVM和PSO-LSSVM模型进行比较。仿真结果表明,基于IGSA优化的LSSVM方法具有良好的辨识能力和泛化能力,能够更好地对制冷系统故障进行诊断。     

基于信息熵的混合引力搜索算法

针对基本引力搜索算法搜索速度慢和容易出现早熟的缺点,本文提出了一种基于信息熵的混合引力搜索算法. 受粒子群算法的启发,所提算法首先通过改进基本引力搜索算法的速度和位置更新公式来提高搜索速度;其次,通过惯性质量构造了信息熵模型来刻画种群的寻优程度,并采用不同的信息熵阈值动态选择权重,平衡了算法的全局搜索能力和局部搜索能力. 用8个标准测试函数的仿真实验和基本引力搜索算法与记忆改进的引力搜索算法的比较表明了所提算法收敛速度快,鲁棒性强且效率高.     

协同混合粒子群算法求解车间作业调度问题

针对如何有效解决车间作业优化调度问题,提出一种协同粒子群和引力搜索的混合算法。新算法在粒子群算法进化停滞时引入引力搜索算法,利用引力搜索算法进化后期快速寻优的能力,及时跳出局部最优,保证全局最优。同时采用协同原理简化算法结构,提高算法收敛速度。将提出算法对车间作业调度典型测试用例进行仿真,仿真结果表明该算法较PSO和GA等算法在求解车间作业调度问题上更具优越性。     

融合混沌反学习与蜂群搜索算子的引力搜索算法

引力搜索算法是最近提出的一种较有竞争力的群智能优化技术,然而,标准引力算法存在的收敛速度慢、容易在进化过程中陷入停滞状态.针对上述问题,提出一种改进的引力搜索算法.该算法采用混沌反学习策略初始化种群,以便获得遍历整个解空间的初始种群,进而提高算法的收敛速度和解的精度.此外,该算法利用人工蜂群搜索策略很强的探索能力,对种群进行引导以帮助算法快速跳出局部最优点.通过对13个非线性基准函数进行仿真实验,验证了改进的引力搜索算法的有效性和优越性.     

基数约束投资组合问题的一种混合元启发式算法求解

针对资产数目和投资资金比例受约束的投资组合选择这一NP难问题,基于混沌搜索、粒子群优化和引力搜索算法提出了一种新的混合元启发式搜索算法。该算法能很好地平衡开发能力和勘探能力,有效抑制了算法早熟收敛现象。标准测试函数的测试结果表明混合算法与标准的粒子群优化和引力搜索算法相比具有更好的寻优效率;实证分析进一步对混合算法与遗传算法及粒子群优化算法在求解这类投资组合选择问题的性能进行了比较。数值结果表明,混合算法在搜索具有高预期回报的非支配投资组合方面表现更好,取得了更为满意的结果。     

融合Fast特征选择与ABQGSA-SVM的网络入侵检测*

为进一步提升网络入侵检测效果,提出一种融合FAST特征选择与自适应二进制量子引力搜索支持向量机的(FAST-ABQGSA-SVM)网络入侵检测算法。利用FAST算法过滤掉原始特征集中冗余无关的特征形成候选特征子集,基于组合优化策略采用自适应二进制量子引力搜索算法对候选特征子集与SVM分类器参数进行组合优化。在ABQGSA反复学习寻优过程中,采取动态自适应波动式调整策略更新量子旋转角以平衡算法全局搜索能力和局部搜索能力,同时为提升算法的自适应变异能力,设计与进化程度及个体适应度值相关的自适应变异概率,当种群进化出现停滞时及时引入量子位离散交叉操作帮助种群摆脱局部极值。最后使用KDD CUP 99入侵检测数据进行仿真实验。结果表明,所提出的ABQGSA-SVM算法较其他同类型检测算法具有更好的鲁棒性、学习精度以及检测效果。     

基于改进的Tent混沌万有引力搜索算法

万有引力搜索算法(gravitational search algorithm,GSA)相比于传统的优化算法具有收敛速度快、开拓性能强等特点,但GSA易陷入早熟收敛和局部最优,搜索能力较弱.为此,提出一种基于改进的Tent混沌万有引力搜索算法(gravitational search algorithm based on improved tent chaos,ITC-GSA).首先,改进Tent混沌映射来初始化种群,利用Tent混沌序列随机性、遍历性和规律性的特性使得初始种群随机性和遍历性在可行域内,具有加强算法的全局搜索能力;其次,引入引力常数G的动态调整策略提高算法的收敛速度和收敛精度;再次,设计成熟度指标判断种群成熟度,并使用Tent混沌搜索有效抑制算法早熟收敛,帮助种群跳出局部最优;最后,对10个基准函数进行仿真实验,结果表明所提算法能够有效克服GSA易陷入早熟收敛和局部最优的缺点,提高算法的收敛速度和寻优精度.     

增强寻优能力的自适应人工蜂群算法*

针对人工蜂群算法在求解函数优化问题中存在收敛精度不高、收敛速度较慢的问题,提出了一种改进的增强寻优能力的自适应人工蜂群算法。该算法利用逻辑自映射函数产生混沌序列对雇佣蜂搜索行为进行混沌优化,并引入萤火虫算法中的自适应步长策略动态调整观察蜂的搜索行为,从而提升了算法的局部搜索能力。基于标准测试函数的仿真结果表明,改进后的人工蜂群算法在寻优精度和收敛速度上均有明显提高。     

自适应混沌果蝇优化算法

本文针对基本果蝇优化算法(FOA)寻优精度不高和易陷入局部最优的缺点,融入混沌算法对果蝇优化算法的进化机制进行优化,提出自适应混沌果蝇优化算法(ACFOA)。在算法处于收敛状态时,应用混沌算法进行全局寻优,从而跳出局部极值而继续优化。对几种经典测试函数的仿真结果表明,ACFOA算法具有更好的全局搜索能力,在收敛速度、收敛可靠性及收敛精度上均比基本FOA算法有较大的提高。     

基于改进蚁群算法的多态蠕虫特征提取

多态蠕虫特征提取是基于特征的入侵检测的难点,快速提取出精确程度更高的多态蠕虫特征对于有效防范蠕虫的快速传播有着重要的作用。针对层次式的多序列匹配(HMSA)算法进行多序列比对的时间效率较低和由迭代方法提取出的特征不够精确等问题,提出了基于改进蚁群算法的多态蠕虫特征提取方法antMSA。该方法首先对蚁群的搜索策略进行了相应的改进,并将改进后的蚁群算法引入到奖励相邻匹配的全局联配(CMENW)算法中,利用蚁群算法快速收敛能力,在全局范围内快速生成较好解,提取出多态蠕虫的特征片段;然后将其转化为标准入侵检测系统(IDS)规则,用于后期防御。实验表明,改进后的蚁群算法能够较好地克服基本蚁群算法的停滞现象,扩大搜索空间,能够有效提高特征提取的效率和质量,降低误报率。     

An improved gravitational search algorithm for dynamic neural network identification

Gravitational search algorithm (GSA) is a newly developed and promising algorithm based on the law of gravity and interaction between masses. This paper proposes an improved gravitational search algorithm (IGSA) to improve the performance of the GSA, and first applies it to the field of dynamic neural network identification. The IGSA uses trial-and-error method to update the optimal agent during the whole search process. And in the late period of the search, it changes the orbit of the poor agent and searches the optimal agent’s position further using the coordinate descent method. For the experimental verification of the proposed algorithm, both GSA and IGSA are testified on a suite of four well-known benchmark functions and their complexities are compared. It is shown that IGSA has much better efficiency, optimization precision, convergence rate and robustness than GSA. Thereafter, the IGSA is applied to the nonlinear autoregressive exogenous (NARX) recurrent neural network identification for a magnetic levitation system. Compared with the system identification based on gravitational search algorithm neural network (GSANN) and other conventional methods like BPNN and GANN, the proposed algorithm shows the best performance.     

基于量子粒子群的BP网络用于入侵检测

针对遗传算法、粒子群算法等BP网络的学习算法对高维复杂问题仍易早熟收敛,且无法保证收敛到最优解。把量子粒子群算法应用于BP网络的学习中,并把改进BP网络用于入侵检测。通过KDD99CUP数据集分别对基于不同学习算法的BP网络进行了实验比较,结果表明:该算法的收敛速度较快,可在一定程度上提高入侵检测系统的准确率和降低的误报率。     

基于分组和IGSA的并行密度聚类算法

针对并行密度聚类算法在处理大数据集时存在伸缩困难、参数寻优能力不佳、并行化效率较低等问题,提出一种基于分组和重力搜索优化算法(improve gravitational search algorithm,IGSA)的并行密度聚类算法(densi-ty-based clustering algorithm based on groups and improve gravitational search,MR-GDBIGS).首先,该算法设计了基于图形的分组策略(grouping strategy based on pattern,GSP)来有效划分数据,加速邻域搜索,解决了处理大数据集时伸缩困难的问题;其次,在局部聚类中提出基于位置更新函数(position update function,PUF)的重力搜索优化算法,动态寻找局部聚类中的最优参数,提升了局部聚类的效果;最后,提出基于覆盖树的并行局部簇合并策略(cluster merging strategy by using MapReduce,MR-CTMC),在实现局部簇并行化合并的同时加快了合并局部簇的收敛速度,提升了算法整体的并行化效率.实验结果表明,MR-GDBIGS算法在处理大数据时的聚类效果更佳,且并行化性能更好.     

IWO-Kohonen聚类算法在IDS中的应用

针对Kohonen神经网络模型网络入侵聚类正确率较低的问题,将入侵杂草优化(IWO)算法与Kohonen神经网络相结合,提出IWO-Kohonen聚类算法。利用IWO算法优化Kohonen神经网络的初始权值,训练Kohonen神经网络模型得到最优值。使用IWO算法增强算法的搜索能力,提高聚类正确率,并加快算法的收敛速度。实验结果表明,该算法与模糊聚类算法和广义神经网络聚类算法相比,分类正确率较高;与蚂蚁聚类算法和模糊C均值聚类算法相比,网络入侵检测率较高,误报率较低。     

基于CS-CPSO与SVM融合的WSNs入侵检测算法

为了提高基本粒子群优化(PSO)算法与支持向量机(SVM)融合的无线传感网络(WSNs)入侵检测算法的检测精度与收敛速度,提出了一种基于完全正弦映射混沌粒子群优化(cS-cPSO)算法与SVM融合的WSNs入侵检测算法(CS-CPSO-SVM).采用CS-CPSO算法优化SVM参数,不仅将正弦映射混沌搜索应用于粒子群算法中初始种群与局部最优解混沌扰动的产生,且将其用于惯性权重的优化以及随机常数和学习因子的产生,并用多个初始值分别迭代生成多条混沌轨道.以KDDCUP99数据集作为实验数据,经理论分析与仿真实验表明:该方法可以有效地检测入侵行为,并具有良好的检测精度与收敛速度.     

基于自适应蚁群聚类的入侵检测

针对蚁群聚类算法在聚类结果中出现部分数据划分不够准确的问题,提出一种基于信息熵调整的自适应混沌蚁群聚类改进算法。该算法通过优化过程中种群的信息熵来衡量演化的程度,自适应地调整信息素更新策略。每一次迭代结束时,使用混沌搜索算子在当前全局最优解附近搜索更好的解。而随着算法的进行,混沌算子搜索范围逐渐缩小,这样混沌算子在蚁群搜索的初期起到防止陷入局部最优的作用,在蚁群搜索后期起到提高搜索精度的作用,从而得到更好的聚类结果。使用KDD Cup 1999入侵检测数据集所作的仿真实验结果表明,聚类效果改进明显,并能有效提高入侵检测的检测率、降低误检率。     

基于对支持向量机的多类分类算法在入侵检测中的应用

针对基于传统支持向量机(SVM)的多类分类算法在处理大规模数据时训练速度上存在的弱势,提出了一种基于对支持向量机(TWSVM)的多类分类算法。该算法结合二叉树SVM多类分类思想,通过在二叉树节点处构造基于TWSVM的分类器来达到分类目的。为减少二叉树SVM的误差累积,算法分类前首先通过聚类算法得到各类的聚类中心,通过比较各聚类中心之间的距离来衡量样本的差异以决定二叉树节点处类别的分离顺序,最后将算法用于网络入侵检测。实验结果表明,该算法不仅保持了较高的检测精度,在训练速度上还表现了一定优势,尤其在处理稍大规模数据时,这种优势更为明显,是传统二叉树SVM多类分类算法训练速度的近两倍,为入侵检测领域大规模数据处理提供了有效参考价值。     

基于树突细胞算法与对支持向量机的入侵检测

针对入侵检测技术在处理大规模数据时存在的高误报率、低训练速度和低实时性的问题,提出了一种基于树突细胞算法与对支持向量机的入侵检测策略(DCTWSVM).利用树突细胞算法(DCA)对威胁数据进行初始检测,在此基础上利用对支持向量机(TWSVM)进行检测结果的优化处理.为了验证策略的有效性,设计性能对比实验,实验结果表明,相较于DCA、支持向量机(SVM)、反向传播(BP)神经网络,DCTWSVM策略的检测精度提高了2.02%、2.30%、5.44%,误报率分别降低了0.26%、0.46%、0.90%,训练速度相较于SVM提高了两倍且只需耗费极少的训练时间,可以更好地适用于大规模数据下的实时入侵检测环境.